小型風力發(fā)電機主動偏航系統(tǒng)研制.pdf

1、小型風力發(fā)電機是指小于10KW的風力發(fā)電機。小型風力發(fā)電機在我國無電、缺電地區(qū)作為離網型電源被廣泛應用。水平軸風力發(fā)電機偏航系統(tǒng)分為兩種:被動偏航系統(tǒng)和主動偏航系統(tǒng)。被動偏航系統(tǒng)是一種機械式不可控的自由對風方式，偏航力矩小，對風頻繁，對風不穩(wěn)定且精度不高。主動偏航是一種電動或液動的可控對風方式，偏航控制器通過采集風信息來做出偏航決策，具有高度的靈活性和可控性，對風準確穩(wěn)定。本文針對小型風力發(fā)電機，研制了一種主動偏航系統(tǒng)，研究主要從機械結

2、構和控制系統(tǒng)兩方面展開，主要研究內容如下:
　　 (1)分析研究了風能特性、標準風況、極端風況以及風況預測。針對小型風力發(fā)電機主動偏航系統(tǒng)，用Simulink/Matlab建立了風力機、風速和風向模型并仿真，探討了風速和風向對風力發(fā)電機輸出功率的影響。風機偏航實質是捕獲最大風能。
　　 (2)從控制技術出發(fā)，分析了目前四種主要類型的風力發(fā)電機，重點分析研究了主動偏航系統(tǒng)和被動偏航兩種偏航系統(tǒng)的工作原理、機械結構及其優(yōu)缺點

3、。設計了一種適用于小型風力發(fā)電的主動偏航機構，該機構簡單可靠。設計中采用具有自鎖功能的蝸輪蝸桿，省去了偏航制動裝置，簡化了偏航機構，降低了制造成本。
　　 (3)提出了新的偏航控制算法，設計了基于模糊控制的主動偏航控制系統(tǒng)。采用高頻率測風、低頻率控制的策略，在控制周期內計算主導風向，提高對風精度。通過綜合偏航角度計算，將風力發(fā)電系統(tǒng)的多個變量轉化為模糊控制器的雙輸入變量。模糊控制器解決了主動偏航系統(tǒng)非線性問題。
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